基于DSA的无线传感器网络自适应MAC协议研究.pdf

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1、2013年第32卷第3期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)11基于DSA的无线传感器网络自适应MAC协议研究徐利明，付敬奇，苏伟(上海大学机电工程与自动化学院，上海200072)摘要：针对工业监测用无线传感器网络高可靠和低功耗的要求，基于TDMA协议提出了一种动态时隙分配(DSA)的自适应介质访问控制(DSA—MAC)协议，通过估计链路质量动态调整节点的时隙长度，提高数据传输的可靠性。该协议中加入了基于接收信号强度指示(RSSI)的自适应功率调整机制，实现网络的低功耗要

2、求。利用CC2530硬件平台实现DSA．MAC协议，并在工业现场进行测试，结果表明：该协议提高了数据传输率并降低了网络能耗，能够适应工业环境的应用需求。关键词：无线传感器网络；介质访问控制；动态时隙分配；链路质量估计；接收信号强度指示；CC2530微控制器中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000--9787(2013)03-0011-04ResearchonadaptiveMACprotocolforwirelesssensornetworksbasedonDSAXULi—ming，FUJing—qi，SUWe

3、i(SchoolofMechatronicsEngineeringandAutomation，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China)Abstract：Aimingatrequirementsofhighreliabilityandlowpowerconsumptionforwirelesssensornetworksinindustrialmonitoring，adynamicslotassignment(DSA)adaptiveMACprotocolcalledDSA—MACpro

4、tocolisproposedbasedonTDMAprotocol，andtheslotlengthisadjusteddynamicallybylinkqualityestimationinordertoimprovereliabilityofdatatransmission．Anadaptivepoweradjustmentmechanismbasedonreceivingsignalstrengthindication(RSSI)isaddedinprotocoltorealizelowpowerconsumptio

5、nrequirementsofthenetwork．TheDSAMACprotocolisimplementedontheCC2530hardwareplatform，andistestedintheindustrialfieht．Theresultshowsthattheprotocolimprovesdatatransmissionrate，andreducesenergyconsumptionofnetworks，andcanadapttoindustrialenvironmentapplicationneeds．Ke

6、ywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；MAC；DSA；linkqualityestimation；RSSI；CC2530microcon—trol】er0引言MA／CA协议和基于TDMA协议⋯2种。典型的基于竞争无线传感器网络(wirelesssensornetworks，WSNs)中媒S-MAC协议，它在基于竞争的MAC协议基础上引入了体介质访问控制(mediumaccesscontrol，MAC)协议处于无工作／休眠机制，将时间分为工作和休眠2个阶段。除此之线传感器网络协议的底层部分，主

7、要用于控制传感器节点外，基于竞争的MAC协议还有T—MAC，Sift—MAC等协议，这问公平有效地共享通信信道，对传感器网络的性能有较大些基于竞争的MAC协议往往只从发送数据的节点考虑问影响，是保证无线传感器网络有效通信的关键网络协议之题，尤其当负载增加时，对整个网络的能耗、时延以及数据一可靠性都会产生很大的影响。基于时分复用的MAC协议。工业现场复杂恶劣的环境、多径干扰、电磁干扰等对数据传输的可靠性、实时性、网络的稳定运行提出更大的挑采用为每个节点分配独立的用于数据发送或接收的时隙战，因此，需要研究适用于工业监测的MAC协

8、议。(timeslot)，节点在空闲时隙能够及时转入休眠状态。基于目前，无线传感器网络MAC协议设计的主要目标是在TDMA的MAC协议设计主要在于时隙长度的设置和时保证传输延时和数据吞吐量的基础上，减少由于冲突和空隙的管理调度问题上，VENKATESH提出的基于TDMA的闲监听带来的能量消